Способ установки моста в скважине

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 505 В 65 6 ТЕН ОПИСАНИ Б тся к подземному бразных углеводох породах, а имен- остов в скважинах при проведении , и может быть исефтяной, нефтепеческой и других сти, Изобретение ьэовано при конопромыслов и люновки мостов в сквампонажного растворубы в интервал оста, промывку заСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ И ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзное научно-производственноеобъединение по рациональному использованию газа в народном хозяйстве "Союзпром газ"(56) Лещев Д, А. Разделительный тампонажв скважинах, М., 1963, с. 60.Бальдеков А, У., Каштанов Е. П. и Семенов В, А, Применение тампонажных составов на основе полиуретанов дляизоляционных работ в скважинах. М., 1986,с, 39 (Обзор инфор. ВНИИОЗНГ, сер. "Нефтепромысловое дело", вып. 21),(54) СПОСОБ УСТАНОВКИ МОСТА В СКВАЖИНЕ(57) Изобретение относится к подземномухранению жидких и газообразных углеводородов в устойчивых горных породах. Способ Изобретение относи хранению жидких и газоо родов в устойчивых горны но к методам установки м подземных резервуаров восстановительных работ пользовано в газовой, н рерабатывающей, хими отраслях промышленно может быть также испол сервации скважин рассол бых других скважин. Известный способ уста жинах включает закачку та ра через эаливочные т установки цементного м, 1778046 А предусматривает спуск колонны заливочных труб, закачку замещающей жидкости с одновременным вытеснением тяжелой до установления границы раздела между ними на нижнем торце колонны заливочных труб, закачку с помощью замещающей жидкости расчетного обьема тампонажного состава, например, полимерной композиции. Тампонажный раствор закачивают через заливочные трубы беэ выхода циркуляции, Перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины, Выдерживают скважину на период образования полимерного пакета при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом. Устанавливают на пакере цементный мост и извлекают заливочные трубы из скважины. 6 ил. ливочных труб после операции цементирования и последующую выдержку системы на период ОЗЦ, 1(рНедостатком известного способа явля- (")1 (") ется низкая надежность, так как в периодр, закачки и отверждения зона установки цементного моста ничем не ограничена снизу и сверху, порция закачанного цементного раствора подвергается размыву, растека- а нию и смещению, в результате чего не достигается необходимая мощность моста либо его схватывание. В необсаженных скважинах большого диаметра известный способ практически неприемлем. Установка цементного моста требует высококвалифицированного исполнения операции, Недо 177804610 статочный опыт при проведении операций установки цементных мостов известным способом часто приводит к сложным авариям вплоть до ликвидации скважин.Другой известный способ включает заливку тампонажного раствора на исскуственный забой, созданный с помощью различных пробок, тампонов, манжет. К серьезным недостаткам данного способа следует отнести то, что он практически неприемлем в необсаженных скважинах большого диаметра (около 1 м и более), так как достаточно надежные устройства для предварительного перекрытия скважин большого диаметра практически отсутствуют. При этом способе требуются значительные затраты времени на раздельную установку устройства для перекрытия скважин и цементного моста.Известен также способ, включающий использование мостовых. пробок и различных пакерующих устройств без закачки в скважину тампонажного раствора. Однако использование его эффективно лишь при небольших диаметрах стволов скважины или в обсаженных колонной скважинах,В известном способе в скважину спускают колонну заливочныхтруб, закачивают тяжелую и легкую замещающую жидкость с вытеснением тяжелой до установления границы раздела между жидкостями на заданном уровне на торце колонны эаливочных труб, закачивают с помощью замещающей жидкости расчетный объем полимерного тампонажного состава и выдерживают последний до его затвердения и образования пакера.Недостатком известного способа является то, что с его помощью может быть создан лишь кольцевой пакер, тогда как для проведения ремонтных работ в эксплуатационных скважинах подземных резервуаров, например, для установки дополнительной обсадной колонны, необходим сплошной пакер, перекрывающий ствол скважины. Другим недостатком известного способа является сравнительно низкая адгезия полимерного тампонажного раствора с открытыми стенками ствола скважины для случая, если породный массив представлен каменной солью, а также низкая прочность пакера, что делает его неприемлемым для установки в скважинах большого диаметра, когда требуется с его помощью установить дополнительную обсадную колонну.Существенным недостатком известного способа является также и незначительный срок службы полимерного пакера, что делает практически невозможным его примене 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ние при консервации и ликвидации скважин,Целью заявленного способа являетсяснижение затрат при установке моста в необсаженной скважине подземного резервуара в каменной соли, в качестве тяжелой жидкости используют рассол, а в качестве легкой замещающей - углеводороды, эакачку полимерного тампонажного материала производят при закрытом выходе углеводородов на устье скважины, при этом перемещают тампонажный состав в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции углеводородов с повышением давления на устье скважины. после образования пакера устье скважины разгерметизируют и уравновешивают давление на пакере путем вытеснения углеводорода рассолом, после чего закачивают на пакер цементный материала, который задеркивают под давлением до образования цементного моста.Отличием заявляемого способа является то, что тампонажный состав закачивают через заливочные трубы без выхода циркуляции, затем перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье, выдерживают скважину на период образования полимерного пакера при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом,Известные способы установки мостов в скважинах не содержат перечисленных выше признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию изобретения "новизна".В заявляемом способе операции закачки тампонажного состава через заливочные трубы без выхода циркуляции и перемещения его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины, позволяют создать сплошной пакер (искусственный забой) в заданном интервале ствола скважины,Операции по отверждению полимерного пакера при поддержании избыточного давления на устье скважины и уравновешивания давления на пакер после его отверждения путем вытеснения замещающей жидкости рассолом исключают смещение пакера под действием выталкивающей силы.Отмеченные преимущества заявляемого способа по сравнению с известными позволяют сделать вывод о соответствиизаявляемого способа критерию "существенные отличия".Предлагаемый способ установки мостав скважинах подземных резервуаров применяется после полного освобождения системы от хранимого продукта, заполнения еерассолом, подъема подвесных колонн ипроведения гидравлических испытаний системы,Способ поясняется фиг. 1-6, где соответственно обозначены: 1 -цементный камень затрубного пространства скважины; 2- основная обсадная колонна; 3 - необсаженная часть скважины; 4 - рассол: 5 -заливочные трубы; 6 - замерзающая жидкость; 7 - тампонажный состав(полимернаятвердеющая композиция); 8 - цементныйраствор,Способ осуществляют следующим образок 20- спускают в скважину заливочные трубы 5 на 3-5 м выше верхней границы полимерного пакера и закачивают вмежтрубное пространство 2, 5 эамещающую жидкость 6 с одновременным вытеснением рассола 4 иэ скважины по заливочнымтрубам 5 до установления границы разделана нижнеи торце колонны заливочных труб(фиг. 1);- закачивают в заливочные трубы 5 с 30помощью буферной (замещающей) жидкости 6 без выхода циркуляции расчетный объем тампонажного состава 7 (фиг, 2);- перемещают закачанный объем тампоФнажного состава 7 в заданный интервал ствола скважины 3 прокачкой дополнительнойпорции замещающей жидкости 6 без выходациркуляции при одновременном повышениидавления на устье скважины (фиг. 3);- выдерживают систему на период отверждения пакера 7 под избыточным давлением;- уравновешивают давления на пакере7 путем вытеснения замещающей жидкости6 рассолом 4 (фиг. 4); 45- устанавливают на пакере 7 цементныймост 8 (фиг. 5);- выдерживают систему на период ОЗЦ;- извлекают заливочные трубы из скважины (фиг. 6). 50Пример практической реализациипредлагаемого способа.Подземный резервуар объемом 100 тыс.мф расположен в интервале 700-800 м. Основная колонна диаметром 324 мм спущена 55на глубину 500 м и эацементирована. Диаметр ствола скважины около 1 м. В связи скоррозионным износом колонна диаметром324 мм оказалась негерметична, кроме того,обнаружена негерметичность и затрубного пространства. Для восстановления герметичности скважины необходимо спустить дополнительную обсадную колонну диаметром 273 мм в интервале 0-570 м, Цементирование спущенной колонны диаметром 273 мм на глублну 570 м будет затруднено иэ-за наличия ниже башмака колонны ствола большего диамстра и полости-выработки. Для обеспечения цементирования колонны диаметром 273 мм необходимо перекрыть ствол на глубине порядка 600 метров, однако, отсутствие разработанных средств для перекрытия стволов таких диаметров не дает возмокности произвести эту операцию.Предлокенный способ позволяет за счет использования упругих свойств системы "скважина-полость" установить полимерный пакер, а затем нарастить на нем цементный мост и произвести цементирование дополнительной колонны.Для расчета моста принимаем следующие физические характеристики используемых материалов.Плотность цементногораствора(рц) - 1950 кг/м Плотность рассола (рр) - 1200 кг/м Плотность полимерного состава - 1030 кг/мзПлотность замещэющейжидкости - 850 кг/мзАдгезия полимерногосостава к каменной соли (тл) - 0,3 МПа Адгезия цементногокамня каменной соли (тц) - 0,5 МПа Гидростатическое давление (р) на глубине Н установки башмака дополнительной колонны во время цементированияРц= рц 9 Н = 1950 9,8 570=11 МПа.Гидравлические потери при прокачивании цементного раствора в трубах и затрубье составляют 1 МПа, дополнительное давление столба рассола в интервале 570- 600 м составляет 0,36 МПа.Суммарное давление (рп) при прокачивании цемента на пакер составит 12.5 МПа. Нагрузка на мост-пакер равнаРц = - 4 Рп = 0,785" 112,5 10,2 10 ф 1000 т.Полимерный пакер при высоте й = 5 м, установленный в стволе скважины диаметром О = 1 м, учетом его адгезии ( гл) может выдержать нагрузку ( Рп).Еп = л ОЛ гп = 3,14 1 5 0,3 10,2 10 щ 480 тТаким образом, для компенсации нагрузки необходимо нарастить на полимер 1778046ный пакер цементный мост. который бы выдержал дополнительную нагрузку.По техническим условиям принимаем высоту цементного моста 20 м. Тогда нагрузка на цементный мост (Рц) составит 5 10 15 20 Гц = у О Ью ц = 3,14 1 20 0,5 10,2 10 ф" 3200 т,25 30 40 4550 Таким образом, цементный мост выдерживает нагрузку с большим запасом прочности (П)П = 3200/1000 = 3,2 раза.Зкономическая эффективность предлагаемого способа определяется снижением затрат на восстановление геометрического объема подземного хранилища в целом при выходе из строя одного из подземных резервуаров в результате разгерметизации эксплуатационной скважины этого резервуара. Уменьшение затрат на восстановление геометрического объемаподземного хранилища в предлагаемом способе происходит за счет восстановления герметичности подземного резервуара, в результате установки моста-пакера в необсакенной части ствола скважины, а затем спуска дополнительной обсадной колонны и цементирования ее затрубного пространства.В известном способе восстановление обьема подземного хранилища производится за счет строительства нового подземного резервуара взамен подземного резервуара, вышедшего из строя вследствие потери герметичности затрубного пространства эксплуатационной скважины этого резервуара,Для условий рассмотренного выше примера затраты на бурение. новой эксплуатационной скважины глубиной 700 м составляют около 300 тыс, руб. Суммарные затраты на создание подземной выработки- полости обьемом 100 тыс, м путем растворения каменной соли с учетом стоимости удаления рассола со строительной площадки составляют около 800 тыс. руб.С учетом изложенного приведенные затраты в известном способе восСтановления обьема подземного хранилища равны31 = 0,15 (300+ 800) = 165 тыс. руб,/год В предлагаемом способе дополнительные затраты на восстановление объема подземного хранилища складываются из .стоимости колонны обсадных труб, тампонажных материалов и стоимости проведения ремонтных работ на скважине,Стоимость колонны обсадных труб рг 273 мм и длиной 600 м составляет около 35 тыс. руб. Стоимость тампонажных материалов (полимерной твердеющей композиции и тампонажного цемента) составляет около 10 тыс. руб, Стоимость проведения ремонтных ра- бот на скважине (установка моста в скважине, спуск колонны обсадных труб диаметром 273 мм и цементирование до устья) составляет(буровая бригада использует станок Р) около 30 тыс. руб. Таким образом, приведенные затраты на восстановление объема подземного хранилища в соответствии с предлагаемым способом будут равныЭ 2 = 0,15 (35+ 10+ 30) = 11 тыс. руб,/год С учетом изложенного, ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого способа в рассматриваемом случае составит З = Э 1 . Э 2 = 165 - 11 = 154 тыс.руб./год,Формула изобретения Способ установки моста в скважине, включающий спуск колонны заливочных труб, закачку тяжелой жидкости и легкойзамещающей жидкости с вытеснением тяжелой до установления границы разделамежду жидкостями на заданном уровне на торце колонны заливочных труб, закачку спомощью замещающей жидкости расчетного объема полимерного тампонажного состава и выдерживание последнего до его затвердевания и образования пакера, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрат при установке моста в необсаженнойскважине подземного резервуара в каменной соли, в качестве тяжелой жидкости используют рассол, а в качестве легкойзамещающей - углеводороды, закачку полимерного тампонажного состава производят при закрытом выходе углеводородов на устье скважины, при этом перемещаюттампонажный состав в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции углеводородов с повышением давления на устье скважины, после образования пакера устье скважины разгерметизируют и уравновешивают давление на пакере путем вытеснения углеводорода рассолом, после чего закачивают на пакер цементный материал, который выдерживают под давлением до образования цементного моста,1778046 Реда Корректо ко Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 415 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 4158ВНИИПИ Г РГ Ф Составитель Н.РуденкТехред М.Моргентал Рй